2つの先駆的転写因子、Krüppel-Like Transcription Factor 4とGlucocorticoid Receptorがウシヘルペスウイルス1 ICP0初期プロモーターを協調的にトランスアクティブ化し、生産的な感染を刺激することを明らかにした

Two Pioneer Transcription Factors, Krüppel-Like Transcription Factor 4 and Glucocorticoid Receptor, Cooperatively Transactivate the Bovine Herpesvirus 1 ICP0 Early Promoter and Stimulate Productive Infection.

• Fouad S El-Mayet
• Laximan Sawant
• Prasanth Thunuguntla
• Jing Zhao
• Clinton Jones

抄録

ウシヘルペスウイルス1（BoHV-1）の潜伏の重要な部位は、三叉神経節（TG）内の感覚神経細胞である。合成コルチコステロイドであるデキサメタゾンは、BoHV-1の潜伏からの再活性化を一貫して誘導する。デキサメタゾンによる再活性化の初期には、4つのKrüppel様転写因子（KLF）、すなわちKLF4、KLF6、PLZF（前骨髄球性白血病ジンクフィンガー）、KLF15の発現がTGニューロンに誘導されている。グルココルチコイド受容体（GR）とKLF15はフィードフォワード転写ループを形成し、BoHV-1即時早期転写ユニット1（IEtu1）プロモーターを協調的にトランザクテーションして、ウシ感染細胞蛋白質0（bICP0）とbICP4の発現を誘導する。bICP0遺伝子には別の初期（E）プロモーターも含まれているため、GRとKLFファミリーのメンバーがbICP0 Eプロモーターをトランザクショナルするという仮説を検証した。マウス神経芽腫細胞（Neuro-2A）では、GRとKLF4が協力してbICP0 Eプロモーターの活性をリガンドに依存しない方法で刺激した。さらに、GRとKLF4は生産的な感染を刺激した。また、GRとKLF4の両方の結合部位を変異させても、GRとKLF4が媒介するbICP0 Eプロモーターの活性を有意に低下させることはなく、活性化には新しいメカニズムが存在することが示唆された。GRとKLF15はGRとKL4に比べて協調的にbICP0活性を刺激したが、KLF6、PLZFおよびGRはbICP0 Eプロモーターにはほとんど影響を与えなかった。GR、KLF4およびKLF15は、トランスフェクションしたNeuro-2A細胞のbICP0 Eプロモーター配列を占有していた。GRとKLF15は、ウシ細胞の生産的感染の遅い時期にbICP0 Eプロモーターを占有していたが、KLF4は占有していなかった。これらの研究から、2つの先駆的転写因子（GRとKLF4）によるbICP0 Eプロモーターの協調的なトランアクティベーションが、ストレス刺激後の細胞分裂サイクルウイルス遺伝子発現を刺激することと相関していることが示唆された。ウシの重要な病原体であるウシヘルペスウイルス1（BoHV-1）は、感覚ニューロンにおいて生涯潜伏を確立する。潜時からの再活性化は、合成コルチコステロイドであるデキサメタゾンによって一貫して誘導される。我々は、コルチコステロイドレベルの上昇がグルココルチコイド受容体（GR）を活性化することを予測している。その結果、ウイルス遺伝子の発現は活性化されたグルココルチコイド受容体によって刺激される。即時早期転写ユニット1プロモーター（IEtu1）は、2つのウイルス転写調節タンパク質、ウシ感染細胞タンパク質0（bICP0）とbICP4の発現を促進する。興味深いことに、別の初期プロモーターもbICP0の発現を駆動している。GRとKrüppel-like transcription factor 4 (KLF4)という2つの先駆的な転写因子が、bICP0の初期(E)プロモーターを協調的に活性化している。GRとKLF15は協力してbICP0 Eプロモーター活性を刺激するが、GRとKLF4よりも有意に低い。また、bICP0 Eプロモーターには、GRとKLF15とは異なるエンハンサー様ドメインが存在し、GRとKLF4が介在するトランザベーションに必要とされる。ストレスによって誘発される先駆的転写因子は、潜伏からの再活性化の初期段階において、bICP0 Eプロモーターを含む主要なウイルスプロモーターを活性化することが提案されている。

An important site for bovine herpesvirus 1 (BoHV-1) latency is sensory neurons within trigeminal ganglia (TG). The synthetic corticosteroid dexamethasone consistently induces BoHV-1 reactivation from latency. Expression of four Krüppel-like transcription factors (KLF), i.e., KLF4, KLF6, PLZF (promyelocytic leukemia zinc finger), and KLF15, are induced in TG neurons early during dexamethasone-induced reactivation. The glucocorticoid receptor (GR) and KLF15 form a feed-forward transcription loop that cooperatively transactivates the BoHV-1 immediate early transcription unit 1 (IEtu1) promoter that drives bovine infected cell protein 0 (bICP0) and bICP4 expression. Since the bICP0 gene also contains a separate early (E) promoter, we tested the hypothesis that GR and KLF family members transactivate the bICP0 E promoter. GR and KLF4, both pioneer transcription factors, cooperated to stimulate bICP0 E promoter activity in a ligand-independent manner in mouse neuroblastoma cells (Neuro-2A). Furthermore, GR and KLF4 stimulated productive infection. Mutating both half GR binding sites did not significantly reduce GR- and KLF4-mediated transactivation of the bICP0 E promoter, suggesting that a novel mechanism exists for transactivation. GR and KLF15 cooperatively stimulated bICP0 activity less efficiently than GR and KL4: however, KLF6, PLZF, and GR had little effect on the bICP0 E promoter. GR, KLF4, and KLF15 occupied bICP0 E promoter sequences in transfected Neuro-2A cells. GR and KLF15, but not KLF4, occupied the bICP0 E promoter at late times during productive infection of bovine cells. Collectively, these studies suggest that cooperative transactivation of the bICP0 E promoter by two pioneer transcription factors (GR and KLF4) correlates with stimulating lytic cycle viral gene expression following stressful stimuli. Bovine herpesvirus 1 (BoHV-1), an important bovine pathogen, establishes lifelong latency in sensory neurons. Reactivation from latency is consistently induced by the synthetic corticosteroid dexamethasone. We predict that increased corticosteroid levels activate the glucocorticoid receptor (GR). Consequently, viral gene expression is stimulated by the activated GR. The immediate early transcription unit 1 promoter (IEtu1) drives expression of two viral transcriptional regulatory proteins, bovine infected cell protein 0 (bICP0) and bICP4. Interestingly, a separate early promoter also drives bICP0 expression. Two pioneer transcription factors, GR and Krüppel-like transcription factor 4 (KLF4), cooperatively transactivate the bICP0 early (E) promoter. GR and KLF15 cooperate to stimulate bICP0 E promoter activity but significantly less than GR and KLF4. The bICP0 E promoter contains enhancer-like domains necessary for GR- and KLF4-mediated transactivation that are distinct from those for GR and KLF15. Stress-induced pioneer transcription factors are proposed to activate key viral promoters, including the bICP0 E promoter, during early stages of reactivation from latency.

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